CN115405365A - 一种基于激光测距的皮带运输监测方法及装置 - Google Patents

一种基于激光测距的皮带运输监测方法及装置 Download PDF

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惠立锋
焦敏
邓勤
王宇廷
李彦筑
陈涛
齐灵紫
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Abstract

本发明涉及一种基于激光测距的皮带运输监测方法及装置，属于煤矿运输技术领域。S1：设定系统参数初值；S2：传感器根据设置参数开始工作，传感器采集传感器到皮带的距离数据；S3：对采样的数据进行中位值平均滤波处理；S4：将经过滤波处理后的数据导入序列，累计数据数量达到设置样本数量后停止导入，并计算相关系数，当所得相关系数大于等于设置的灵敏度值时，判定皮带处于无煤运输态，序列清零、触发次数清零并重新开始获取数据；当所得相关系数小于设置的灵敏度值时，记一次触发，序列清零并重新获取数据。当触发次数大于等于设置限值时，判定此时皮带处于有煤运输态。本发明解决了皮带运输监测需要直接接触煤块的问题。

Description

一种基于激光测距的皮带运输监测方法及装置
技术领域
本发明属于煤矿运输技术领域，涉及一种基于激光测距的皮带运输监测方法及装置。
背景技术
皮带运输是煤矿井下运煤的主要运输方式，在各种井下煤矿中都有广泛应用。本发明主要针对井下运输皮带的运行状态进行监测，重点区分皮带停止、皮带空转、皮带运煤三种状态，并对运输皮带的不同状态分别给出信号，辅助自动喷雾等其他设备有效运行。
目前的煤矿井下皮带运煤监测方法采用直接接触煤块的触控传感器，容易受到巷道风流的影响产生误报，且因其需要与煤块发生碰撞产生信号，在应用中易造成设备损坏，因此需要一种无接触的皮带运输监测方法及设备。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于激光测距的皮带运输监测方法及装置。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于激光测距的皮带运输监测装置，包括激光测距传感器；
所述激光测距传感器设置在支撑架上；
所述激光测距传感器的激光发射口与皮带垂直。
基于所述皮带运输监测装置的基于激光测距的皮带运输监测方法，该方法包括以下步骤：
S1：设定系统参数初值；
初始参数包括样本数量H、灵敏度下限值μ和触发次数限值I；
其中，样本数量用于设置每次采集激光测距传感器到皮带的距离数据数量；灵敏度下限值用于设置改变触发高电平的阈值；触发次数规定输出高电平需触发阈值次数；
S2：安装好传感器后，打开开关，激光测距传感器根据设置参数开始工作，若无设置参数，则按默认值H＝20,μ＝0.15,I＝3进行，激光测距传感器采集传感器到皮带的距离数据；
S3：在采集激光测距传感器到皮带的距离时，需对采样的数据进行中位值平均滤波处理；
中位值平均滤波是连续采样N个数据，然后将N次采样值按大小排列，去掉一个最大值和一个最小值，取中间N-2个数据的算术平均值作为最终数据，消除偶然出现的随机误差；
S4：将经过滤波处理后的数据导入序列X，累计数据数量达到样本数量H后停止导入，并计算相关系数δ：
Figure BDA0003844977340000021
其中hi为序列X中第i个元素，
Figure BDA0003844977340000022
为序列X中各元素的期望；
当所得相关系数δ大于等于设置的灵敏度值μ时，说明此时相关性较高，判定皮带处于无煤运输态，序列清零、触发次数清零并重新开始获取数据；当所得相关系数δ小于设置的灵敏度值μ时，说明此时相关性较低，记一次触发，序列清零并重新获取数据；当触发次数大于等于限值I时，判定此时皮带处于有煤运输态。
本发明的有益效果在于：解决了皮带运输监测需要直接接触煤块的问题，且灵敏度较高，抗干扰能力较强，受煤尘影响较小。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明装置工作原理图；
图2为本发明方法流程图；
图3为电源电路图；
图4为遥控器电路图；
图5为控制电路图；
图6为外部接口电路图；
图7为显示电路图；
图8为存储电路图；
图9为通信电路图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图9，激光测距传感器安装在顶板或支撑架上，激光发射口与皮带垂直安装。正常工作时，激光测距传感器测量激光测距传感器到皮带的距离并储存。在皮带处于无煤运动态和停止状态时，测距数据呈现较为规律的数据变化；当皮带运煤时，测距数据的波动就会变大。通过对测距数据的分析，就可以得出此时皮带是否处于有煤运动态。
算法的理念在于对同一测量点不同时间下的测距数据进行分析处理，得出此时测量点的测距数据是否存在较大相关性，进而判断此时的测量点为何种状态。经多次现场调研得出，当皮带处于停止状态和无煤状态时，在测量点获取的数据均具有较大的相关性；反之，处于有煤运输态的皮带，相关性则较低。
第一步，设定系统参数初值；
初始参数包括样本数量、灵敏度下限值、触发次数等。样本数量用于设置每次采集激光测距传感器到皮带的距离数据数量；灵敏度下限值用于设置改变触发高电平的阈值；触发次数规定输出高电平需触发阈值次数。
第二步，安装好传感器后，打开开关，激光测距传感器根据设置参数开始工作(若无设置则按默认值：H＝20,μ＝0.15,I＝3进行)，激光测距传感器采集传感器到皮带的距离数据。
第三步，在采集激光测距传感器到皮带的距离时，需对采样的数据进行中位值平均滤波处理。中位值平均滤波是连续采样N个数据，然后将N次采样值按大小排列，去掉一个最大值和一个最小值，取中间N-2个数据的算术平均值作为最终数据，进一步消除偶然出现的随机误差。
第四步，将经过滤波处理后的数据导入序列X，累计数据数量达到样本数量H后停止导入，并计算相关系数δ：
Figure BDA0003844977340000041
其中hi为序列X中第i个元素，
Figure BDA0003844977340000042
为序列X中各元素的期望。
当所得相关系数δ大于等于设置的灵敏度值μ时，说明此时相关性较高，判定皮带处于无煤运输态，序列清零、触发次数清零并重新开始获取数据；当所得相关系数δ小于设置的灵敏度值μ时，说明此时相关性较低，记一次触发，序列清零并重新获取数据。当触发次数大于等于限值I时，判定此时皮带处于有煤运输态。
计算案例：以样本数量H＝20、灵敏度值μ＝0.15为例，样本数据为现场采集获得，X1为皮带空转，X2为皮带运煤，X3为皮带停止，单位为厘米(cm)：
X1＝[202.27,199.36,201.89,198.34,201.53,200.79,199.91,199.85,200.79,201.43,200.45,201.09,198.89,199.31,198.31,199.87,201.26,200.01,199.51,202.28]
δ1＝0.0876<μ；
X2＝[188.02,183.85,190.87,186.77,198.21,194.92,185.17,181.51,192.97,197.29,189.99,192.57,183.69,197.17,190.79,190.96,192.22,181.66,180.25,200.07]
δ2＝0.2239>μ；
X3＝[199.82,199.93,200.04,200.30,199.94,200.44,200.08,200.43,200.15,200.06,200.01,200.10,199.78,200.11,200.46,200.26,200.31,199.93,199.72,199.64]
δ3＝0.0087<μ；
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于激光测距的皮带运输监测装置，其特征在于：该装置包括激光测距传感器；
所述激光测距传感器设置在支撑架上；
所述激光测距传感器的激光发射口与皮带垂直。
2.基于权利要求1所述皮带运输监测装置的基于激光测距的皮带运输监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：设定系统参数初值；
初始参数包括样本数量H、灵敏度下限值μ和触发次数限值I；
其中，样本数量用于设置每次采集激光测距传感器到皮带的距离数据数量；灵敏度下限值用于设置改变触发高电平的阈值；触发次数规定输出高电平需触发阈值次数；
S2：安装好传感器后，打开开关，激光测距传感器根据设置参数开始工作，若无设置参数，则按默认值H＝20,μ＝0.15,I＝3进行，激光测距传感器采集传感器到皮带的距离数据；
S3：在采集激光测距传感器到皮带的距离时，需对采样的数据进行中位值平均滤波处理；
中位值平均滤波是连续采样N个数据，然后将N次采样值按大小排列，去掉一个最大值和一个最小值，取中间N-2个数据的算术平均值作为最终数据，消除偶然出现的随机误差；
S4：将经过滤波处理后的数据导入序列X，累计数据数量达到样本数量H后停止导入，并计算相关系数δ：
Figure FDA0003844977330000011
其中hi为序列X中第i个元素，
Figure FDA0003844977330000012
为序列X中各元素的期望；
当所得相关系数δ大于等于设置的灵敏度值μ时，说明此时相关性较高，判定皮带处于无煤运输态，序列清零、触发次数清零并重新开始获取数据；当所得相关系数δ小于设置的灵敏度值μ时，说明此时相关性较低，记一次触发，序列清零并重新获取数据；当触发次数大于等于限值I时，判定此时皮带处于有煤运输态。
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